JP2001184702A

JP2001184702A - 光情報記録装置

Info

Publication number: JP2001184702A
Application number: JP36504099A
Authority: JP
Inventors: Kiyonari Kimachi; 聖也木町; Toshinori Sugiyama; 寿紀杉山; Hitoshi Watanabe; 均渡辺
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】大容量の光情報記録ディスクに高速かつ高密
度に良好な記録マークを形成可能な光情報記録装置を提
供する。【解決手段】光ディスク原盤２を回転駆動するディス
ク回転部３と、光ディスク原盤２に形成されたフォトレ
ジスト層２２と対向に配置され、当該フォトレジスト層
２２に記録用光を照射する光記録ヘッド１と、当該光記
録ヘッド１を光ディスク原盤２の半径方向に移送するヘ
ッドキャリッジ４とを備えて、光情報記録装置を構成す
る。光記録ヘッド１として、光を伝播させるコア１１
と、当該コアとは光の屈折率が異なる物質からなり前記
コアとの界面で光を全反射させて前記コア内に光を閉じ
込めるクラッド層１２と、外部の光を遮断する被覆層１
３とを有し、前記コアの先端面に、互いに遮光膜１４で
遮断された複数個の光学的な開口部１５ａ，１５ｂ，１
５ｃを有するものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録ディス
クに情報を記録するための光情報記録装置に係り、特
に、高密度記録が可能な光記録ヘッドの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録すべき情報量の増大に伴い、より高
密度な情報記録が可能な光情報記録装置が嘱望されてお
り、従来より、かかる技術的要請に対処するものとし
て、プローブ顕微鏡の原理を応用した走査型近接場光学
顕微鏡（ＳＮＯＭ）が提案されている。

【０００３】この技術は、光ファイバーのような光の導
波路の先端部分を、用いる光の波長よりも充分に小さく
絞り、その開口部からしみ出す光、即ち、エバネッセン
ト光を利用して記録を行うものである。エバネッセント
光は、開口部からの距離が離れるにしたがって急速に減
衰する性質があり、用いる光の波長をλとしたとき、開
口部と記録面の距離を約λ／４という微小な値に保つ必
要があることから、走査型近接場光学顕微鏡を用いた記
録方式は、近接場記録と呼ばれる。

【０００４】図６に、近接場記録に用いられる光記録ヘ
ッドの構成を示す。この図から明らかなように、本例の
光記録ヘッド１００は、光を伝播させるコア２００と、
当該コア２００とは光の屈折率が異なる物質からなり前
記コア２００との界面で光を全反射させて前記コア２０
０内に光を閉じこめるクラッド層３００と、外部からの
光を遮断する被覆層４００とを有している。コア２００
の先端部は、クラッド層３００及び被覆層４００から露
出され、化学エッチング等の手段により、先端に至るほ
ど細くなる円錐形に成形されている。また、その先端面
を除く側面部分には、光の漏洩を防止するための金属遮
光膜５００が形成され、円錐部の先端面がエバネッセン
ト光をしみ出させる開口部６００になっている。

【０００５】この光記録ヘッド１００は、図６に示すよ
うに、光情報記録媒体７００の記録面７００ａと対向に
配置され、開口部６００と記録面７００ａとの距離が、
エバネッセント光８００が到達可能な距離、例えば５０
ｎｍ程度に設定される。この状態で光記録ヘッド１００
と光情報記録媒体７００とを相対的に駆動し、光情報記
録媒体７００の記録面７００ａにエバネッセント光８０
０を照射して、情報の記録を行う。この光情報記録装置
によると、例えば相変化記録膜を有する光情報記録媒体
に対して直径が５０ｎｍ乃至６０ｎｍの微小スポットを
露光できるため、従来の対物レンズを用いた光情報記録
装置に比べて格段の高密度記録が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
走査型近接場光学顕微鏡を用いた光情報記録装置は、プ
ローブ顕微鏡のステージ内でエバネッセント光８００を
スキャンする構成であるため、記録領域がその視野角範
囲の１０μｍ角程度しかなく、大容量の情報を記録する
ことができないという問題がある。また、光記録ヘッド
１００と光情報記録媒体７００との相対速度が約１０μ
ｍ／ｓと遅いため、データの転送速度が１Ｋｂｉｔ／ｓ
にも及ばず、この点からも実用化が難しいという問題が
ある。さらには、光記録ヘッド１００の開口部６００が
微小であるため、当然にして光情報記録媒体７００に照
射される光量が小さく、良好な記録マークを得ることが
難しいという問題もある。

【０００７】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであって、その課題とするところは、大容量
の光情報記録ディスクに高速かつ高密度に良好な記録マ
ークを形成可能な光情報記録装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明は、光情報記録ディスクを回転駆動するディ
スク回転部と、前記光情報記録ディスクの記録面と対向
に配置され、当該記録面に記録用光を照射する光記録ヘ
ッドと、当該光記録ヘッドを前記光情報記録ディスクの
半径方向に移送するヘッドキャリッジとを備えた光情報
記録装置において、前記光記録ヘッドとして、光を伝播
させるコアと、当該コアとは光の屈折率が異なる物質か
らなり前記コアとの界面で光を全反射させて前記コア内
に光を閉じ込めるクラッド層と、外部の光を遮断する被
覆層とを有し、前記コアの先端面に、互いに遮光膜で遮
断された複数個の光学的な開口部を有するものを用いた
ことを特徴とする。

【０００９】このように、ディスク回転部と光記録ヘッ
ドとヘッドキャリッジとを備えた光情報記録装置におい
ては、ディスク回転部により光情報記録ディスクを回転
駆動し、かつヘッドキャリッジにより光記録ヘッドを光
情報記録ディスクの半径方向に移送しつつ、光記録ヘッ
ドより記録用光を照射することによって情報の記録を行
うことができるので、光情報記録ディスクの直径に応じ
た大容量の情報記録が可能になる。また、コアとクラッ
ド層と被覆層とを有し、コアの先端面に光学的な開口部
が形成された光記録ヘッドを用いると、前記走査型近接
場光学顕微鏡を用いた場合と同様に、高密度の情報記録
が可能になる。さらに、光記録ヘッドの先端面に光学的
な開口部を複数個形成すると、光記録ヘッドの移送ピッ
チを各開口部の設定間隔の整数分の１に設定することに
よって、同一トラックに複数回記録用光を照射すること
ができるので、露光不足が解消されると共に、ヘッドキ
ャリッジによる光記録ヘッドの移送速度にある程度のば
らつきがある場合にも、各トラックの露光量が平均化さ
れるために、高精度の情報記録が可能になる。

【００１０】前記開口部の数は、２個以上であれば良
く、特に上限はない。但し、３個以上の開口部を形成す
る場合には、同一トラックの複数回露光を可能にするた
め、各開口部の中心間距離を一定にする必要がある。

【００１１】開口部の直径は、任意に設定可能である
が、使用可能なコアの直径を考慮して、１０ｎｍ乃至４
００ｎｍとすることが好ましい。また、光情報記録ディ
スクに対して近接場記録を行う場合には、開口部からエ
バネッセント光をしみ出させるため、コアの先端面の全
面積に占める前記開口部の合計面積を１０％以内にする
必要がある。

【００１２】前記光情報記録ディスクとしては、公知に
属する任意の記録膜を備えたものを用いることができる
が、ヒートモード記録材料からなる記録膜を備えたもの
に比べて記録感度が高く、小さな露光量で情報の記録が
可能であることから、フォトンモード記録材料からなる
記録膜を備えたものを用いることが特に好ましい。この
点から、本発明の光情報記録装置は、フォトレジスト層
を有する光ディスク原盤のカッティング装置に好適に適
用することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光情報記録装
置の一例を、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は
実施形態例に係る光情報記録装置の構成図、図２は光記
録ヘッドと光情報記録ディスクの対向部の拡大図、図３
は光記録ヘッドの先端部の拡大図、図４は光記録ヘッド
の製造方法の第１例を示す説明図、図５は光記録ヘッド
の製造方法の第２例を示す説明図である。

【００１４】図１に示すように、本例の光情報記録装置
は、光記録ヘッド１と、光ディスク原盤２と、当該光デ
ィスク原盤２を回転駆動するディスク回転部３と、光記
録ヘッド１を光ディスク原盤２の半径方向に移送するヘ
ッドキャリッジ４とが備えられている。

【００１５】光記録ヘッド１は、光を伝播させるコア１
１と、当該コア１１とは光の屈折率が異なる物質からな
り前記コア１１との界面で光を全反射させて前記コア１
１内に光を閉じこめるクラッド層１２と、外部からの光
を遮断する被覆層１３とを有しており、コア１１の先端
面には、図２及び図３に示すように、遮光膜１４にて互
いに光学的に遮断された３個の開口部１５ａ，１５ｂ，
１５ｃが形成されている。また、これらの図から明らか
なように、クラッド層１２及び被覆層１３から露出され
たコア１１の先端部周面にも、遮光膜１４が形成されて
いる。

【００１６】前記３個の開口部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
は、それぞれ同一形状及び同一寸法に形成され、図３に
示すように各中心間距離ｐが一定になるように配列され
る。各開口部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの直径は、使用可
能なコア１１の直径を考慮して１０ｎｍ乃至４００ｎｍ
の範囲に設定される。また、開口部１５ａ，１５ｂ，１
５ｃからエバネッセント光１６をしみ出させ、光ディス
ク原盤２に対して近接場記録を行うため、コア１１の先
端面の全面積に占める前記開口部１５ａ，１５ｂ，１５
ｃの合計面積は、１０％以内に制限される。

【００１７】本例の光記録ヘッド１は、図４に示す手順
で作成できる。即ち、図４（ａ）に示すように、クラッ
ド層１２及び被覆層１３の一部を剥離し、コア１１の先
端部を露出させる。なお、図４（ａ）においては、クラ
ッド層１２及び被覆層１３を剥離することによって露出
されたコア１１の先端部のみが表示されている。次い
で、図４（ｂ）に示すように、ダイヤモンドバイト切削
等の手段によって、露出されたコア１１の先端部に３条
の山型突条１７を一定ピッチで形成する。次に、図４
（ｃ）に示すように、同じくダイヤモンドバイト切削等
の手段によって、コア１１の先端部を前記山型突条１７
の長手方向から山型にカットし、コア１１の先端部に３
個の鋭利な突起１８を形成する。次いで、図４（ｄ）に
示すように、当該コア１１の先端部に、アルミニウムな
どの金属を蒸着し、遮光膜１４を形成する。最後に、遮
光膜１４の一部を研磨し、図４（ｅ）に示すように、先
端部に３個の開口部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが開口され
た光記録ヘッド１を得る。

【００１８】なお、本例においては、切削加工によって
突起１７を形成したが、所要の形状に形成された金型内
に溶融石英等のコア材料を充填することによっても、同
様の光記録ヘッド１を得ることができる。また、本例に
おいては、角柱状のコア１１を用いたが、コア１１の断
面形状については特に制限があるものではなく、円柱状
のコア１１を用いることもできる。また、本例において
は、コア１１の先端部に３個の鋭利な突起１８を形成し
たが、図４（ｃ）の工程を省略することにより、図５に
示すように、コア１１の先端部に線状の開口部１５ａ，
１５ｂ，１５ｃを開口することもできる。図５の光記録
ヘッドは、光の利用効率が高く、光ディスク原盤２の露
光量を高めることができる。

【００１９】光ディスク原盤２は、図２に示すように、
ディスク状に形成された原盤ガラス２１の片面にフォト
レジスト層２２を均一な厚さに形成してなる。前記光記
録ヘッド１は、開口部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの配列方
向を当該光ディスク原盤２の半径方向に向けて設定され
る。

【００２０】フォトレジスト層２２と開口部１５ａ，１
５ｂ，１５ｃとの設定間隔（浮上距離）ｄは、エバネッ
セント光１６の減衰を考慮し、λ／４以下（λは用いる
光の波長）に調整される。表１に、波長λと浮上距離ｄ
との関係を示す。この表１から明らかなように、例えば
波長λが６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用いた場合、
浮上距離ｄは１６０ｎｍ程度まで許容されるが、波長λ
が短くなるにしたがって許容される浮上距離ｄが小さく
なり、ＹＡＧレーザの４倍高調波である波長λが２６６
ｎｍの光を用いた場合には、許容される浮上距離ｄは７
０ｎｍ以下となって、マージンが小さくなる。しかし、
従来より、ハードディスク装置においては、媒体表面よ
り磁気ヘッドを５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度浮上させる技
術が実用化されているので、本発明の光記録ヘッド１を
光ディスク原盤２の表面から７０ｎｍ程度浮上させるこ
とに、技術的な問題はない。

【００２１】

【表１】なお、本発明の光記録ヘッド１は、対物レンズでスポッ
トサイズを絞り込む方式ではないので、スポットサイズ
の小型化を図るために波長の短い光を選択する必要はな
い。本発明の光記録ヘッド１においては、波長よりも各
開口部１５ａ，１５ｂ，１５ｃのサイズ（開口径）と浮
上距離ｄがスポットサイズ及びカッティングされる溝の
溝幅を決定する大きな要因となり、通常、浮上距離ｄは
開口径の１／２程度にする必要がある。表２に、これら
開口径と浮上距離ｄと溝幅との関係を示す。

【００２２】

【表２】ディスク回転部３は、スピンドルモータ３１と、当該モ
ータ３１の主軸であるスピンドル３２と、スピンドルモ
ータ３１の制御部３３とから構成されている。前記制御
部３３は、前記光ディスク原盤２を所要の回転モード、
例えば、ＣＡＶ方式、ＣＬＶ方式、ＺＣＡＶ方式又はＺ
ＣＬＶ方式で回転駆動する。

【００２３】ヘッドキャリッジ４としては、スイングア
ーム形式のものを用いることもできるし、リニア形式の
ものを用いることもできる。このヘッドキャリッジ４に
より、前記光記録ヘッド１は、前記光ディスク原盤２の
半径方向に、前記開口部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの中心
間距離ｐの整数分の１のピッチで移送される。これによ
り、同一トラックに対して複数回記録用光を照射するこ
とができるので、フォトレジスト層２２の露光不足が解
消されると共に、ヘッドキャリッジ４による光記録ヘッ
ド１の移送速度に多少のばらつきがある場合にも、各ト
ラックの露光量が平均化されるために、高精度の情報記
録が可能になる。

【００２４】以下、溝幅が１００ｎｍのランド／グルー
ブ方式の光ディスクを作製する場合を例にとって、より
具体的な光記録ヘッドの構成とその効果とを説明する。

【００２５】溝幅が１００ｎｍであるので、開口径が２
００ｎｍの開口部を有する光記録ヘッドを用い、当該光
記録ヘッドの浮上距離を１００ｎｍに制御する。また、
開口部は、コア１１の先端部に複数個形成し、エバネッ
セント光をしみ出させるために、コア１１の先端面の全
面積に占めるこれら複数個の開口部の合計面積を１０％
以下に調整する。断面形状が円形のコア１１に開口径が
２００ｎｍの開口部を３個形成し、かつコア１１の先端
面の全面積に占めるこれら３個の開口部の合計面積を１
０％以下にするためには、コア１１として、直径が１．
１ｍｍ以上のものを用いる必要がある。そこで、コア１
１の直径を２μｍ程度とし、開口部の中心間距離ｐを１
００ｎｍの整数倍に設定すれば、トラックピッチが１０
０ｎｍのランドグルーブフォーマットの光ディスクを作
製することができる。これは、トラックピッチが７４０
ｎｍのランドグルーブフォーマットを採用しているＤＶ
Ｄ−ＲＡＭディスクに比較して、７．４倍の高密度記録
が可能になる。

【００２６】なお、トラックピッチが異なる光ディスク
の作製は、開口部の中心間距離ｐが異なる光記録ヘッド
を用いるか、開口部の配列方向を光ディスク原盤２の半
径方向に対して傾けることにより行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、ディスク回転
部と光記録ヘッドとヘッドキャリッジとを備えているの
で、ディスク回転部により光情報記録ディスクを回転駆
動し、かつヘッドキャリッジにより光記録ヘッドを光情
報記録ディスクの半径方向に移送しつつ、光記録ヘッド
より記録用光を照射することによって情報の記録を行う
ことによって、光情報記録ディスクの直径に応じた大容
量の情報記録が可能になる。また、請求項１に記載の発
明は、コアとクラッド層と被覆層とを有し、コアの先端
面に光学的な開口部が形成された光記録ヘッドを用いた
ので、走査型近接場光学顕微鏡を用いた場合と同様に、
高密度の情報記録が可能になる。さらに、請求項１に記
載の発明は、光記録ヘッドの先端面に光学的な開口部を
複数個形成したので、光記録ヘッドの移送ピッチを各開
口部の設定間隔の整数分の１に設定することによって、
同一トラックに複数回記録用光を照射することができ、
記録膜の露光不足が解消されると共に、ヘッドキャリッ
ジによる光記録ヘッドの移送速度に多少のばらつきがあ
る場合にも、各トラックの露光量が平均化され、高精度
の情報記録が可能になる。

【００２８】請求項２に記載の発明は、開口部の数を３
個にしたので、同一トラックを３回露光することがで
き、実用上十分な露光量を得ることができる。

【００２９】請求項３に記載の発明は、コアの先端面の
全面積に占める開口部の合計面積を１０％以内にしたの
で、当該開口部からエバネッセント光をしみ出させるこ
とができ、情報記録ディスクに対して近接場記録を行う
ことができる。

【００３０】請求項４に記載の発明は、開口部の直径を
１０ｎｍ乃至４００ｎｍに調整したので、コアの直径を
実用的な２μｍ程度にすることができる。

【００３１】請求項５に記載の発明は、開口部からエバ
ネッセント光をしみ出させ、光情報記録ディスクに対し
て近接場記録を行うので、従来の走査型近接場光学顕微
鏡を用いた場合と同等の高記録密度を実現できる。

【００３２】請求項６に記載の発明は、光情報記録ディ
スクとしてフォトレジスト層を有する光ディスク原盤を
用いたので、ヒートモード記録材料からなる記録膜を備
えたものに比べて高記録感度の情報記録を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例に係る光情報記録装置の構成図であ
る。

【図２】光記録ヘッドと光情報記録ディスクの対向部の
拡大図である。

【図３】光記録ヘッドの先端部の拡大図である。

【図４】光記録ヘッドの製造方法の第１例を示す説明図
である。

【図５】光記録ヘッドの製造方法の第２例を示す説明図
である。

【図６】従来例に係る光情報記録装置における光記録ヘ
ッドと光情報記録ディスクの対向部の拡大図である。

【符号の説明】

１光記録ヘッド２光ディスク原盤３ディスク回転部４ヘッドキャリッジ１１コア１２クラッド層１３被覆層１４遮光膜１５ａ〜１５ｃ開口部１６エバネッセント光１７山型突条１８突起２１原盤ガラス２２フォトレジスト層３１スピンドルモータ３２スピンドル３３制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺均大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内Ｆターム(参考） 5D090 AA01 BB01 CC01 CC14 DD03 FF11 FF22 KK13 KK14 KK15 LL02 5D119 AA22 AA24 BA01 BB09 DA01 EB12 EC42 EC44 EC46 FA02 JA70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光情報記録ディスクを回転駆動するディ
スク回転部と、前記光情報記録ディスクの記録面と対向
に配置され、当該記録面に記録用光を照射する光記録ヘ
ッドと、当該光記録ヘッドを前記光情報記録ディスクの
半径方向に移送するヘッドキャリッジとを備えた光情報
記録装置において、前記光記録ヘッドとして、光を伝播
させるコアと、当該コアとは光の屈折率が異なる物質か
らなり前記コアとの界面で光を全反射させて前記コア内
に光を閉じ込めるクラッド層と、外部の光を遮断する被
覆層とを有し、前記コアの先端面に、互いに遮光膜で遮
断された複数個の光学的な開口部を有するものを用いた
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】請求項１に記載の光情報記録装置におい
て、前記コアの先端面に３個以上の光学的な開口部が形
成され、これら複数個の開口部の中心間距離が一定に形
成されていることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項３】請求項１に記載の光情報記録装置におい
て、前記コアの先端面の全面積に占める前記開口部の合
計面積が１０％以内になっていることを特徴とする光情
報記録装置。
【請求項４】請求項１に記載の光情報記録装置におい
て、前記開口部の直径が１０ｎｍ乃至４００ｎｍである
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項５】請求項１に記載の光情報記録装置におい
て、前記開口部からエバネッセント光をしみ出させ、前
記光情報記録ディスクに対して近接場記録を行うことを
特徴とする光情報記録装置。
【請求項６】請求項１に記載の光情報記録装置におい
て、前記光情報記録ディスクが、フォトレジスト層を有
する光ディスク原盤であることを特徴とする光情報記録
装置。